Многоразовый космический корабль - Reusable spacecraft

Эта статья о многоразовых космический корабль. Для различных стартовые системы, видеть Многоразовая система запуска.
Космический шатл Открытие выполнение сальто маневрировать во время СТС-120.

А многоразовый космический корабль это класс космический корабль которые были разработаны с учетом повторных запусков, орбиты, ухода с орбиты и возврата в атмосферу. Это контрастирует с обычными космическими кораблями, которые спроектированы так, чтобы их можно было использовать (выбросить, дать сгореть при входе в атмосферу) после использования. Примеры многоразовых космических аппаратов: космические самолеты (такой как Орбитальные аппараты космических шаттлов и Стремящийся к мечте ) и космические капсулы словно SpaceX Dragon. Такому космическому кораблю необходимы механизмы, предотвращающие разрушение космического корабля и его пассажиров / груза при входе в атмосферу. Выход из строя таких систем может быть катастрофическим, как то, что произошло в Космический шатл Колумбия катастрофа.

Дизайн

Вход в атмосферу

Многоразовые космические аппараты включают механизмы для снятия с орбиты и снова войти в атмосферу контролируемым образом. Для этого Космический шатл включены Подставки OMS, а SpaceX Dragon включала собственные двигатели, используемые для снятия с орбиты. Сход с орбиты замедляет космический корабль, заставляя его снижаться.[1][2]

Грубо говоря, 15% приземляемой массы возвращаемого космического корабля должно быть теплозащита.[3]

Системы тепловой защиты (TPS) может быть изготовлен из различных материалов, в том числе усиленный углерод-углерод и абляционные материалы.[4] Исторически эти материалы впервые были разработаны на межконтинентальной баллистической ракете. МИРВ. Однако требования к многоразовым космическим системам отличаются от требований к одноразовым космическим кораблям, особенно в отношении тепловой экран требования. В частности, потребность в долговечных высоких излучательная способность Покрытия, которые могут выдерживать несколько термических циклов, являются ключевым требованием при разработке новых многоразовых космических аппаратов. Современные материалы для таких высоких излучательная способность покрытия включают дисилициды переходных металлов.[5]

Абляционные тепловые экраны надежны, но их можно использовать только один раз, и они тяжелые. Армированный углерод-углерод Тепловые плитки, подобные тем, которые используются на космическом шаттле, являются хрупкими, и это было доказано на катастрофе космического корабля «Колумбия». Изготовление прочной, но легкой и эффективной тепловой плитки представляет собой сложную задачу. В LI-900 материал был использован на космическом шаттле.

Посадка и ремонт

Космическим кораблям, которые приземляются на взлетно-посадочную полосу горизонтально, необходимы крылья и шасси. Обычно они потребляют около 9-12% массы космического корабля,[нужна цитата ] что либо уменьшает полезную нагрузку, либо увеличивает размер космического корабля. Такие концепции, как подъемные тела предложить некоторое снижение массы крыла,[нужна цитата ] как и треугольное крыло форма Орбитальный аппарат космического челнока.

Вертикальные посадки может выполняться либо с парашютом, либо с помощью движителя. SpaceX Дракон был примером космическая капсула с парашютом многоразового использования. Его производная, Дракон 2, изначально предназначался для приземления на сушу. Однако такая концепция многоразового использования была отменена в 2017 году, и теперь для приземления в море используются парашюты.

После приземления космический корабль, возможно, потребуется отремонтировать, чтобы подготовить его к следующему полету. Этот процесс может быть длительным и дорогостоящим, занимая до года. И, возможно, космический корабль не сможет пройти повторную сертификацию как пригодный для использования человеком после ремонта. В конечном итоге существует ограничение на то, сколько раз космический корабль может быть переоборудован, прежде чем он должен быть выведен из эксплуатации, но частота повторного использования космического корабля значительно различается в зависимости от конструкции космического корабля.[6][7]

Список многоразовых космических аппаратов

НАС.

В развитии

Русский / советский

В развитии

Отменено

Другие

В развитии

Отменено

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ "Дракон - космические корабли и спутники". Получено 2020-05-31.
  2. ^ «Скоро: Crew Dragon Deorbit Burn - Программа для коммерческих экипажей». blogs.nasa.gov. Получено 2020-05-31.
  3. ^ Чанг, Винчелл Д. мл. (30 мая 2011 г.). "Основной дизайн". Атомные ракеты. Projectrho.com. Получено 2011-07-04.
  4. ^ Джонсон, Сильвия (сентябрь 2012 г.). «Теплозащитные материалы: разработка, характеристика и оценка» (PDF). Исследовательский центр НАСА Эймса.
  5. ^ Покрытия с высоким коэффициентом излучения на волокнистой керамике для многоразовых космических систем Наука о коррозии 2019
  6. ^ Томпсон, Лорен. «SpaceX отказывается от плана сделать космический корабль Astronaut многоразовым; Boeing Sticks с планом повторного использования». Forbes. Получено 2020-05-31.
  7. ^ «SpaceX запускает Dragon в процессе подготовки к следующему грузовому контракту». SpaceNews.com. 2019-07-25. Получено 2020-05-31.